Biyomedikal cihazlar ve Biyomedikal görüntüleme cihazları günümüzde tıp biliminin; tanı, teşhis ve tedavide en büyük yardımcılarıdır. Biyomedikal görüntüleme cihazları
Tanı Amaçlı Görüntüleme Teşhis Amaçlı Görüntüleme
Tanı Amaçlı Görüntülemede Kullanılan Tıbbi Cihazlar
2- Ultrasonografi Cihazı
B ilgisayarlı Tomografi (CT- Computerized Tomography)
Konvansiyonel Rontgen (X-Ray )
Büyüklüğü 375.28 Kb.
Indir 375.28 Kb.
Biyomedikal cihazlar ve Biyomedikal görüntüleme cihazları günümüzde tıp biliminin; tanı, teşhis ve tedavide en büyük yardımcılarıdır. Biyomedikal görüntüleme cihazları; AR-GE aşamasından, üretimine ve üretim sonrası teknik servisine kadar son derece yoğun özen ve dikkat gerektirmektedir. Hastayla bazı durumlarda birebir temas halinde olan bu cihazların en ufak bir kusuru onulmaz sonuçlar doğurabilmektedir. En üst düzeyde kusursuz olmak zorunda olan bu cihazlar sayesinde ve toleransların olabilecek en düşük değerlerde tutulması, yüksek kusursuzluk ve hekime en iyi teşhisi imkanını sunacaktır.
Biyomedikal cihazların üretimi ya da servisinin olduğu kadar seçiminin de ayrı bir dikkat ve özen gerektireceği aşikardır. Zira ihtiyaca uygun cihaz seçimi, diğer sektörlerin aksine tıp sektöründe çok büyük önem arz etmektedir. Seçilen cihazların yüksek verimlilikle çalışması için, seçim ve satın alma aşaması çok iyi değerlendirilmelidir.
Biyomedikal ve özellikle Radyodiyagnostik Cihazlar teknolojisi, bir otomotiv ya da uçak teknolojisinin aksine halen oturmuş değildir. Bu teknolojiyi halen ana kıstaslara ayıramamaktayız. Bunun başlıca nedeni; Radyodiyagnostik Cihazlarını ilk ortaya çıkışının üzerinden sadece bir yüzyıl geçmiş olması ve birden çok firmanın; birbirinden çok farklı teknolojik başarım ve yöntemle cihazlarını geliştiriyor ve üretiyor olmasıdır. Ancak bu cihazlar için bir kaç ana özellikten ve çalışma prensiplerinden söz edebiliriz. Radyodiyagnostik cihazlardan elde edilen görüntülerin iyileştirilmesi için yapılan çalışmaların ana çıkış noktasıysa bu cihazların bazı ortak çalışma prensipleri olmuştur.
Projemde çok geçecek olan Radyodiyagnostik Cihaz teriminin anlamı, Radyasyonlu Görüntüleme Cihazları olarak Türkçe’leştirlebilir.
Bitirme projemi seçerken dikkat ettiğim en önemli nokta; ülkemizde bu cihazların yeterince tanınmaması ve dünyadakinin aksine ülkemizde bizzat Elektrik-Elektronik Mühendislerince incelenip, pazarlanması gerekirken farklı meslek dallarından gelen insanlarca yapılmasıydı. Projemin birinci aşamasında; Tıp Elektroniği, Radyoloji, Radyodiyagnostik kavramları tanımlanırken Radyodiyagnostik cihazların (MR,CT) tanıtımını ve birbirlerine karşı olan üstünlüklerini açıklanmaya çalışılmıştır. İkinci aşamada ise bu cihazlar hakkında ileri bilgilere yer verilerek görüntülerin iyileştirilmesinde yeni tekniklere yer verilmiştir.
Hazırlanmış olan bu proje Radyodiyagnostik (Radyoloji Amaçlı Görüntüleme) Cihazlardan, onlarla ilgili incelemelerden, hipotezlerden ve ispatlardan oluşmaktadır. Bunun yanında bu cihazlar için nasıl görüntü iyileştirmesi yapılabileceğinin yolları arştırlmış ve okuyucuya bu amaçla yol gösterilmiştir. Radyodiyagnostik Cihazlar biyomedikal yani tıp elektroniğinin önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Zira önemli teşhis ve tanılar bunlarla yapılmakta ve AR-GE’den en büyük payı bunlar almaktadır. Bu önemli cihazların muamma oluşu, ve her zaman olduğundan daha çok araştırılıp öğrenilmesi gerekliliği bunlara daha çok yer ayırmama neden olmuştur. Yine bu cihazlar için ülkemizde kurulu bir endüstrinin olmayışı, bu yöndeki çalışmalarımın ana hedefi olmuştur.
Radyodiyagnostik cihazların kanımca bir diğer önemli özelliği; çağımızın vebası olarak tanımlanan kanser hastalığının bulgularının tespitinde ve hastalığı nitelemede kullanılmalarıdır. Bu özellikleri nedeniyle bu cihazlar; teknolojinin diğer ürünlerinin aksine gayet insancıldır ve insani amaçlara hizmet etmektedir. Radyodiyagnostik cihazlar bu onurlu işlerine yaraşırt biçimde hayat kurtarır cihazlardır. Bu konuya çok daha özen göstermemin belki de en büyük nedeni budur.
Tıp teknolojisinde ve Tıp terminolojisinde şu iki terimin açıklanması kanımca çok önemli ve gereklidir. Bu terimler Teşhis (Tanı) ve Tedavi‘dir. Bu terimler birbirine oldukça çok karıştırılmaktadır. Bu terimleri ve diğer gerekli gördüklerimi sırasıyla açıklamak gerekirse;
Teşhis (Tanı) = Hekimin çeşitli cihazlar yardımıyla ya da olmadan hastanın şikayetinin nedenini belirlemesidir.
Tedavi = Hekimin teşhis evresinden sonra hastanın belirlenen şikayetini giderme işidir.
Görüntüleme = Hastanın şikayetli vücut bölgesinin çeşitli yollarla teşhis amaçlı incelenmesidir. Bir tür teşhis-tanı yöntemidir.
Radyodiyagnostik cihazlar adından da anlaşılacağı üzere radyolojik görüntülemede kullanılır. Bu cihazlar belirli bir frekansın üzerindeki dalgaları kullanırlar. MR cihazları radyo dalgalarını, CT cihazı çok yüksek hızlı x ışınlarını kullanır. Bu cihazlar yakın geçmişte tıbbın hizmetine girmiş ve gelecekte daha yoğun kullanılacaklardır.
Projemde en çok kullanacak olduğum ve önemli olarak gördüğüm birkaç kısaltmayı burada tanımlamayı daha uygun buluyorum.
MR: Magnetic Resonance- Manyetik Rezonans
CT: Computerized Tomography- Bilgisayarlı Tomografi
Yukarıda bahsi geçen Radyodiyagnostik cihazların ortak özelliği en fazla 30 yıl gibi kısa bir geçmişe sahip olmaları ve bu nedenle bir çok yönleriy halen alışkın olduğumuz konvamnsiyonel teknolojiden çok farklıdır. İncelemede, biraz farklılaşarak cihazların çalışma prensiplerinin yanı sıra eş zamanlı olarak yapılarında teknoloji hakkında kıyaslamalı ve pratik bilgilere de yer verilecektir.
Bitirme I projesiyle Tüm biyomedikal cihazların yanı sıra önemli radyodiyagnostik cihazlar okuyucuya tanıtılmış ve bu cihazlar hakkında ileri bilgiye sahip olması sağlanmıştır. Aynı zamanda bu cihazlarım tasarım ve servis klavuzu; bu konuda önemli bir kaynak niteliği oluşturulmuş ve bir eksiklik giderilmeye çalışılmıştır. Bunun yanı sıra verilen Biyomedikal cihazlar satın alma klavuzu, bu cihazları satın alacak olan kişilere yol gösterici olması amaçlanmıştır.
Bitirme II projesiyle Radyodiyagnostik Cihazlar üzerinde derinlemesine durulmuş; MR ve CT cihazları derinlemesine incelenmiştir. Aynı zamanda bu cihazlardan elde edilen görüntülerin nasıl iyileştirilebileceği tartışılmış ve ilk referans tasarımlar üretilmiştir.
2. Genel Tanımlar, Ana Hatlar
Tıp teknolojisi kavramı mühendislerce kurulmuş olmasından ve de bir çok benzer alt terim barındırmasından dolayı ana hatlarıyla kavramları açıklmak uygun olacaktır. Tıp teknolojisinde en önemli kavram öncelikle kendisidir. Daha sonra proje ile alakalı olarak sırasıyla; Radyodiyagnostik, Radyodiyagnostik Cihazlar açıklanacak, tartışılacak ve tanımlanacaktır. Bu tanımlamaların sonunda oluşan ana hatlar ışığında üçüncü bölüme geçilecektir.
2.1.Biyomedikal – Tıp Elektroniği Nedir?
Biyomedikal; kelime anlamıyla, Tıp Teknolojisi’ne karşılık gelmektedir. Bu kavram, günümüzde sağlık alanında teşhis ve tedavi amacıyla kullanılan mekanik, elektronik cihaz ve sistemlerden oluşmaktadır. Günümüz modern tıbbının hastalıkların tanı ve teşhisinde; hekimlere kılavuzluk etmek amacıyla Mühendislerce geliştirilen cihazlar, kısaca Biyomedikal Cihaz olarak anılır ve tamamıyla yüksek özen ve dikkat isteyen süreçler sonucu üretilmiş cihazlardır. Bu cihazlar hekimlere, tıbbi uygulamalarda yüksek rahatlık ve konforu sunarken; hastaların bu müdahalelerden en az etkilenmelerini sağlamak için üretilirler.
Biyomedikal cihazlar Teşhis (Görüntüleme) , tedavi cihazları, laboratuar cihazları olarak üçe ayrılır. Bunlardan ilki hastalıkların ve gelişen lezyonların teşhisinde kullanılırlar. İkinci gruptaki cihazlar ise, teşhisi konmuş hastalıkların ya da sağlık sorunlarının giderilmesinde kullanılırlar. Ancak günümüzde bu cihazları birbirinden ayırmak oldukça güç bir hale gelmiştir zira bir çok tedavi cihazı aynı zamanda teşhis cihazında bulunan bazı özellikleri de kapsar hale gelmiştir. Tıpta yönelim de uzun vadede tüm özelliklerin bir arada toplandığı kompleks cihazlar doğrultusundadır. Keza bu cihazların gelecekte teşhis ve tedavi masraflarını aşağı çekmesi aynı zamanda diyagnoz sürelerini azaltması beklenmektedir. Üçüncü gruptaki cihazlar ise laboratuarlarda kullanılan ve örnekler üzerinde testler yapılmasında yardımcı olan cihazlardır.
Tanı amaçlı görüntülemede hastalığın var olup olmadığının tanısı koyulmaya çalışılırken, Teşhis amaçlı görüntülemede hastalığın, hangi hastalık olduğunun belirlenmesi için yapılan görüntüleme sekanslarıdır. Bu iki görüntüleme sınıfını kısaca açıklamak gerekirse;
Tanı Amaçlı Görüntüleme: Bu görüntülemede doku veya organların yalnızca kesitsel görüntüleri çıkarılır. Bu kesitsel görüntüler çekim esnasında, doku ya da organın o anki yapısal görüntüsüdür aslında. Bu yapısal görüntülere bakarak, doku anatomisi bilimine dayarak orada olmaması gereken bir lezyonun tanısı koyulabilir. Bu hastalıklı bir dokuya işaret etmektedir. Bu noktadan sonra yapılması gereken dokunun hangi hastalığa ait olduğunu keşfetmektir. İşte bu noktada devreye Teşhis amaçlı görüntüleme girer. Tanı amaçlı görüntüleme, görüntülerini oluştururken X-ışını kaynaklarını, Elektormanyetik alanları ve Ultrason dalgalarını kullanabilir. Birbirinden farklı olan tüm bu yöntemler, hekimin insan vücuduna farklı bakış açılarından bakmasını sağlar.
Yukarıda sıraladığımız ve çok çeşitli olan tanı amaçlı görüntüleme cihazlarını en geniş kapsamlı açıdan ve genel özelliklerini sıralayarak tek tek inceleyelim;
1- Manyetik Rezonans Cihazı: MR cihazı adından kolayca anlaşılacağı üzere manyetizmaya dayanır. Cihaz manyetik alan altında atomların manyetik alan yönüne yönelmesi ve belirli bir frekansta salınım yapmalarına dayanır. Üzerlerine Radyo Dalgaları uygulanan bu atomlar belirli bir frekansta bu radyo dalgalarını geri yansıtacaklardır. Bu yansıyan dalgaları alan MR cihazı görüntülerini oluşturur.
Kısaca özetlediğimiz takdirde;
Cihazında bulunan güçlü mıknatıslar, insan hücresinde bulunan atom çekirdeklerinin titreşim yapmasını sağlayacak alan­lar yaratır.
Titreşen atomlar üzerine gönderilen radyo dalgaları onların salınım yapmalarını sağlayacak ve bu salınımların sonucunda bu atomlar bir radyo dalgası yayılımı yapmaya başlayacaklardır.
Bu yayımlanan dalgalar bir bilgisayar yardımıyla hareketsiz veya hareketli 3 boyutlu görüntüler oluşturur.
MR cihazının etkili olduğu ve kullanım alanı ise vücuttaki yumuşak dokulardır. MR yumuşak dokularda maksimum kontrastlama ve görüntüleme yeteneğine sahiptir. Bu sayede MR ile yumuşak dokulardaki lezyon ve patolojik dokular kolayca incelenebilir.
2- Ultrasonografi Cihazı: Ultrasonografi cihazı, hasta bölge ve lezyonların görüntülenmesinde ultrasonik ses dalgalarını kullanır. Cihaz yüksek frekanslı ses sinyallerinin dokulardan kolayca yansıyabilmesi sonucu görüntülerini oluşturur. Cihaz; bir Transducer aracılığıyla hastalıklı dokuya jelle kaplı bir ara yüzey aracılığı ile ultrason dalgalarını uygular, ve belirli bir periyotta bu dalgaları dinlemeye geçer. Yansıyan dalgaları cihaz işler ve US görüntüsünü ekrana yansıtır. Ama amaç hastalıklı lezyonların; normal dokuların aksine daha yoğun olması ve daha çok ses dalgalarını yansıtması nedeniyle görüntülerde dokudaki normal olmayan farklılıklar kolayca tespit edilebilir.
US cihazı günümüzde; hassas dokuların incelenmesinde çok kullanılmaktadır. Zira bu inceleme yönteminin bugüne kadar hastalara herhangi bir zararının tespit edilmediği gibi maliyet bakımından da MR veya CT sekansına göre daha uygundur.
3- X- Işını Cihazları: X-ışını cihazlarını incelediğimizde bu ana grubun altında bir çok cihazın olduğunu görürüz. Bu cihazların bir ana grup altında toplanmasının nedeni hemen hemen çok benzer bir çalışma prensiplerinin olmasıdır. Zira bu cihazların hepsi, 1901 yılında bulunan RONTGEN cihazına, daha doğrusu Katot Işını Tüplerine (X-ışını Tüpü) dayanmaktadır. Tüm bu cihazlarda bir şekilde, bir X-ışın tüpü vardır. Bu ana grubu alt başlıklara ayırdığımızda;
B ilgisayarlı Tomografi (CT- Computerized Tomography) : Bu cihaz X-ışın cihazlarının en gelişmişidir. Bu cihaz ile hekimler MR cihazında olduğu gibi vücudun belli bir bölgesinin kesit görüntüsünü çıkarabilme yeteneğine sahip olmuşlardır. Cihaz diğer rontgen cihazları gibi bir X-ışını tüpüne sahiptir. Ancak bu cihazın sabit bir tüp yapısı yerine, hareketli bir GANTRY üzerine monte edilmiş bir tüp yapısı vardır. Bu gantry sürekli ve belirli bir hızda dönerek şüpheli vücut bölgesinin üzerini taramış olur. Bu tarama; X-ışını dedektörüne gelen veriler doğrultusunda görüntü işleme bilgisayarlarıyla CT görüntüleri oluşturur. Oluşturulan bu görüntü MR görüntülerine oldukça benzemektedir.
CT cihazının etkili olduğu dokuları ve vücut bölgelerini incelediğimizde daha çok Yapısı ve çalışma prensibi itibarıyle kemikli dokuların incelenmesinde, yumuşak dokularınkine oranla daha başarılıdır.
Konvansiyonel Rontgen (X-Ray ): Konvansiyonel Rontgen cihazı yüz yıl önce bulunan cihazla temelde tamamen aynıdır. Gunumuze bazı değişiklikler ile ulaşmış ancak ürettiği görünütlerin rezolüsyonlarının artması ve sayısal olarak kayıt edilebilir röntgen üretmesi dışında daha farklı gelişmeler yaşamamıştır. Rontgen cihazından sonra Floroskopi ve CT cihazları çıkmış ancak halen rontgen cihazları üretilmeye devam edilmiştir. Bunun nedeni gayet basittir. Hala CT veya Floroskopi incelemesine başvurulmadan birçok hastalığın tanısı Rontgen ile konulabilmektedir. Bu hem maliyet hem de hastanın daha az iyonize radyasyona maruz kalmasını sağlayacak bir yöntemdir. Zira Rontgen cihazı bu görüntü kabiliyetinin yanında düşük maliyet ve daha az iyonize radyasyon imkanını sağlaması nedeniyle modern tıbbın vazgeçilmez bir görüntüleme cihazı olmaya devam edecektir.
Floroskopi : Konvansiyonel rontgenin yetersiz kaldığı özellikle kolon ve sindirim sistemi dokularının daha iyi görüntülenebilmesi ve hastalıklı lezyon ve tümörlerin tedavisinin ne aşamada olduğunu belirleyebilmek için geliştirilen bu cihaza floroskopi adı verilmiştir. Aslında adını da, çalışma prensibindeki ışığı geçiren ve geçirmeyen yüzeyleri fark edebilmesinden almaktadır.
F loroskopi cihazı, hastanın bir tarafından X-ışını tüpüyle onu limitli radyasyona maruz bırakır. Tüpün tam karşısında bulunan X-ışını kamerasının gelen x- ışınlarını alarak operatörün monitörüne iletmesiyle floroskopi görüntüleri oluşturulmuş olur. Floroskopi cihazı kamera ile x-ışını kaynağı arasına hasta koyulması mantığına dayanır. Bu sürekli bir görüntü oluşturacaktır. Yani operatör hastanın canlı X-ışını görüntüsünü elde edebilecektir, sonra istediği bu görüntüleri Rontgen kağıdına basma imkanına sahiptir. Floroskopi sekanslarının, opak madde aracılığı ile de yapılabilmesi mümkündür, zira hastanın bedenine verilen Baryum gibi maddeler X-ışınının geçmesini engellerken bazı dokuların görünür bazılarının ise görünür olmayan hale geçmelerini sağlayarak; hekimin görmek istediği lezyonlar hakkında daha çok bilgi sahibi olmasını sağlayacaktır.
Floroskopi cihazı önemli olan bu özelliğine rağmen bazı sorunları da beraberinde getirmektedir. Zira hasta, bir floroskopi sekansında, konvansiyonel rontgen sekansına oranla daha fazla radyasyona maruz kalmakta bunun sonucunda ise hastanın kanser veya tümör riski taşımasını engellemek amacıyla bir yıl içerisinde yapılabilecek Floroskopi sekansı oldukça sınırlı olmak zorundadır.
M amografi: Mamografi cihazı adından kolayca anlaşılabileceği üzere , yalnızca kadınlar için üretilmiş ve sadece göğüs sekanslarında kullanılan bir rontgen cihazıdır. Yine temeli Rontgen cihazına dayanmaktadır ancak bu cihaz direkt ve çok yakın mesafeden X-ışını uyguladığı ve uyguladığı dokunun çok ince olması nedeniyle limitli bir X-ışını uygular. Bu cihazın üretilmesinin başlıca nedeni Göğüs Kanserinin çok sık görülmesi ve normal konvansiyonel rontgen cihazıyla bu görüntülerin çok zor alınması, uygulanan iyonize radyasyonun göğüsteki hastalıklı lezyonun daha da ilerlemesi riskidir.
M amografi cihazı bir çok ileri görüntüleme tetkiklerine gerek kalmadan kolayca hastalıklı lezyonun teşhisini sağlamasıyla beraber maliyet açısından da oldukça uygun bir cihazdır.
Anjiyografi: Bu cihaz daha çok kalp hastalarında, kalbin ve damarların görüntülenmesi için kullanılır. Adından da anlaşılabileceği üzere damar görüntülemek için kullanılır. Cihaz yine konvansiyonel rontgen prensibinde çalışır. Ancak onun aksine kalp damarlarını çok iyi görüntüleyebilecek şekilde rezolüsyonu çok yüksektir. Bu sayede tıkalı damarlar kolayca fark edilebilir ve anjiyo işlemi daha efektif yapılabilir. Bu cihaz aynı zamanda invazif yani girişimsel olarak da kullanılabilir.
Anlaşılacağı üzere bu cihaz anlık görüntüleri verebildiği ve opak maddelerin kullanılabilir olması nedeniyle cihaz yardımıyla anjiyo işlemi daha kolay yapılır. Bu çalışma yapısyla Floroskopi cihazına benzemektedir.
Teşhis Amaçlı Görüntüleme: Tanısı koyulmuş bir dokunun tam olarak ne olduğunu belirlemek için yapılan görüntülemedir. Bu görüntüleme çeşidinde hastalıklı dokunun yapısal özelliklerini inceleyebilmek herhangibir ayrıntıya ulaşılamaz ancak dokunun tüm fizyolojik özelliklerine ulaşılabilir. Çünkü teşhis amaçlı görüntüleme dokuların fizyolojisini çok yüksek başarımda gösterebilecek bir alt yapıya sahiptir.
Teşhis amaçlı görüntülemede genellikle radyoizotop adını verdiğimiz, aslında radyoaktif olmayan maddelerin ışınlanarak izotoplarına dönüştürülmesiyle çok düşük radyoaktiviteye ve çok düşük yarılanma ömrüne sahip maddeler elde edilir. Bu maddeler insan vicuduna verildiğinde, o maddenin uğradığı insan dokusu; yüksek sensitiviteye sahip bir kamera sistemi tarafından incelenmekte ve içerisinde belirli bir radyoaktif madde bulunan dokunun yapısal görüntsününü çıkarmaktadır. Cihaz grafisini oluştururken, radyoaktif özelliğe sahip maddenin, dokunun içerisinde hangi kimsayallarla reaksiyonlara girdiğini, hangi vücut bölgelerine gönderildiğini, hangi dokularda parçalandığını vb fizyolojik doku bilgilerini üretir. Bu yöntem vasıtasıyla hekim daha önce tanısı konmuş şüpheli dokunun teşhisini koyarak uygulanacak tedaviyi belirleyebilir. Teşhis amaçlı görüntüleme cihazlarını sıralamak istersek bunlar; Gama Kamera (Gamma Counter/SPECT), Pozitron Emisyon Tomografi (Pozitron Emission Tomography/PET) cihazları bu sınıfın en bilinenlerini oluşturmaktadır.
Gamma Kamera (SPECT) : Bu cihaz hastahanelerde Radyoloji ABD’de kanser teşhis ve tedavisi esnasında, veya belirli olganların çalışma bozukluklarının belirlenmesinde kullanılır. Çalışma prensibi Floroskopi cihazına benzer ancak bu c
Şekil 6. SPECT sitemi görülmektedir.
ihazın aktif bir X-Işını tüpü yoktur. Bu cihaz görüntülerini vücuda ve genelde doğrudan damara verilen ve yarılanma ömrü çok kısa olan Radyoİzotopun ışımalarını; gamma ışınlarına duyarlı bir kamera aracılığı ile operatörün monitöründe anlık olarak oluşturur. Cihazın ana amacı organların çalışma yapısını göstermek, ve hastalıklı lezyonu daha geniş çaplı ve diğer radyodiyagnostik cihazların aksine farklı bir açıdan izlemektir. Bu cihazla tedavinin hangi aşamaya gelindiğini incelemek mümkündür. Cihazdan alınan görüntüler organların ana silüetlerini oluştururken; dolaşım sistemi ve buna bağlı olarak organların ilk yüzeylerindeki fizyoloji hakkında derin bilgi üretir. SPECT cihazı, PET cihazının aksine vücuda geniş bir açıdan bakılmasını sağlar.
Pozitron Emisyon Tomografisi (PET): Yine Nükleer Tıp A.D. bulunan bu cihaz vasıtasıyla SPECT görüntülemede olduğu gibi vücudun belirli bir bölgesinin anatomik yapısının aksine fizyolojisini gösterir. Ancak PET cihazı ait olduğu teknolojiyle orantılı olarak SPECT cihazından daha farklıdır. SPECT cihazında bir ya da iki adet dedektör vardır ve bu dedektörler vasıtasıyla vücudun geniş bir bölgesinden gelen X-ışınlarını daha doğrusu; Gamma Işınlarını (γ) alarak izlenebilir görüntüler oluşturur. PET cihazı ise; daire şeklinde dizilmiş dedektör setlerini üzerinde barındıran bir şasiye sahiptir. Bir dizi şeklinde dizilmiş dedektörler vasıtasıyla vücuttan gelen Işınları (Pozitron ışımaları β) algılayarak dokuların kontrastlı görüntüsünü oluşturur. Bu görüntüler bize çekim anında ışıma yapan bölgenin o andaki fizyolojisi hakkında bilgi verir.
PET görüntülemenin, SPECT görüntülemeden farklarını incelemek istersek; PET cihazının SPECT cihazının aksine geniş bir vücut bölgesini görüntülemek yerine dar bir bölgenin görüntüsünü oluşturur. Ancak oluşturduğu bu görüntü, SPECT cihazının görüntülediği rezolüsyondan ve spesifiteden çok daha yüksek değerle ulaşır. Hatırlanacağı üzre SPECT görüntüleri genellikle damarlar, ana arterler ve onlara çok yakın olan dokuların fizyolojisini görüntüleyebilme kabi,liyetine sahipken; PET cihazı doğrudan organa verilen Radyoizotop vasıtasıyla organın T omografik görüntülerinin oluşturulmasını sağlar. Yapı itibarıyle de SPECT sisteminde bir ya da iki adet geniş dedektörler bulunmakta iken, PET sisteminin küçük boyutlu bir dizi halinde halka şeklinde dizilmiş daha küçük boyutlu dedektörlerden oluşur. Bu dedektörlerin her biri aldığı pozitron ışımalarından görüntü sinyallerini oluşturarak ana sisteme iletir ve bu sayede PET çıktısı elde edilmiş olur. PET sistemi ile elde edilebilecek hastalık bilgileri arasında Alzeimer ve sara gibi hastalıklar da vardır. PET görüntüsünün bir diğer avantajı ise dokunun kesitler halinde görüntülenebilmesidir. Bu sayede bir organın neredeyse tamamının radyoizotop etkisi altında davranışını görüntüleyebilme kabiliyetine sahiptir. Bu durum SPECT sisteminde gözlemlenemez, ancak SPECT sisteminin bu dezavantajına rağmen modern tıbba hizmet etmesinin en büyük nedeni, tüm vücut ya da vücudun büyük bir bölümünün görüntüsünü eldede PET’ten daha yüksek başarım oranına sahip olmasıdır.
Sonuç olarak; PET ya da SPECT sistemleri ile Tıp dünyası önceden elde etmiş olduğu ve sadece dokuların anatomisi hakkında bilgi veren görüntülerin aksine; artık dokuların fizyolojisi hakkında bilgi adinebileceği ve herhangi bir hastalığın aktif mi, yoksa deaktif mi olduğunu, hangi aşamaya geçtiğini öğrenebilir hale gelmiştir.
2.3. MR ve CT Cihazları Hakkında Kısaca
R adyodiyagnostik cihazlar adından da anlaşılacağı üzere radyolojik görüntülemede kullanılır. Bu cihazlar belirli bir frekansın üzerindeki dalgaları kullanırlar. MR cihazları radyo dalgalarını, CT cihazı çok yüksek hızlı x ışınlarını, US cihazı ise ses dalgalarını kullanır. Bu cihazlar yakın geçmişte tıbbın hizmetine girmiş ve gelecekte daha yoğun kullanılacaklardır. Radyodiyagnostik cihazlar, biyomedikal yani tıp elektroniğinin önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Zira önemli teşhis ve tanılar bunlarla yapılmakta ve AR-GE’den en büyük payı bunlar almaktadır.
Radyodiyagnostik cihazların iki önemli üyesi olan Manyetik Rezonans (MR) , Bilgisayarlı Tomografi (CT) Cihazları bu bölümde daha detaylı olarak incelenecek birbirlerine olan üstünlükleri ve dezavantajları tartışılarak gereklilikleri anlatılacaktır.
Okuyucu; bu projenin ana temasını oluşturan ve sık sık bahsi geçen bu iki cihazın (MR – CT ) kullanım alanlarının ne olduklarını bu bölümde daha iyi anlayacak ve bu cihazların temel çalışma prensiplerinin ne olduğunu kavrayacaktır. Bu sayede; okuyucunun daha sonra ki bölümlerde; bu cihazların temeli hakkında bilgileri ve özellikle ileri mühendislik verilerini alırken kavram kargaşası ve tanım bolluğu arasında kaybolmasının önüne geçilecektir.
Bu bölümde bahsi geçen iki cihaz sırasıyla;
Manyetik Rezonans Cihazı (MR)
Bilgisayarlı Tomografi Cihazı (CT)
2.3.1. Manyetik Rezonans Cihazı (MR)
2.3.1.1. MR Hakkında Kısaca
Manyetik rezonans adından da anlaşılabileceği üzere manyetik titreşim anlamına gelir. MR cihazı protonların manyetik alan altındaki titreşimlerinden yola çıkarak oluşturulmuş ve tanı amaçlı kullanılmaktadır. Cihazın temeli ; 1981 yılında ilk prototipleri geliştirilmiş ve uygulanmaya başlanmıştır. Gerçek anlamda modern tıbbın hizmetine ise 1984 yılında girebilmiştir. Cihaz o yıllarda tek bir üretici tarafından üretilmiş ve izleyen yıllarda üretici sayısı birkaç yıl içinde dörde çıkmıştır. MR cihazı ülkemizde ise ilk olarak 1986 yılında hizmete girmiş ve o tarihten bu yana sayısı giderek artmıştır.
Ancak Nükleer Manyetik Rezonans (NMR)' ın ilk olarak tanımlanması 1946 senesinde Purcell ve Bloch tarafından gerçekleştirilmiştir ve bu çalışmalarından ötürü 1952 senesinde Nobel ödülüne layık görülmüşlerdir. Bu çalışmaların yayımlanmasının hemen akabinde NMR kimyasal yapıların analizi çalışmalarında çok önemli bir yer edinmiştir. 1973 'te Lauterbur ve Mansfield fiziksel yapıların analiz edilmesinde NMR tekniğini kullanmışlardır. Bu çalışmaların hız kazanmasının ardından Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRI) tekniği bir çok biyomedikal, kimya ve mühendislik uygulamalarında kullanılır hale gelmiştir.
MR cihazı bu bölümde genel bir kapsamda açıklanacak ve cihazın temellerine değinilecektir. Daha sonra ise Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRI) üzerinde durulacaktır. Aynı zamanda MR ‘ın tıpta ne konumda olduğu, avantaj ve dezavantajları üzerinde durulup, başarılı olduğu lezyonlar hakkında bilgi verilecektir.
2.3.1.2. MR Temelleri ve Cihazın Bileşenleri
Görüntü İşlem ve Operatör Bilgisayarları.
Bu kısımlardan ilki Magnettir. Magnetler cihaz çeşitlerine göre değişiklik gösterse de amaç düzgün ve görüntü alabilecek bir stabil manyetik alan yaratmaktır. Oluşturulan bu manyetik alanın içerisine hasta sokulur ve görüntü alımı için RF sinyalleri uygulanır. Adından da anlaşılabileceği üzere magnet MR cihazının en önemli bileşenidir. Aslında magnet ilkesi çok basittir. Manyetik alanın en kolay yaratılabileceği yöntem mıknatıslardır. İşte adını bu mıknatıstan alan magnet, basit olarak sadece manyetik alan yaratmada kullanılır.
C ihazın ikinci bileşeni olan kabinetler, magnetin devirdaim sürekliliğini sağlayan komponentleri taşırlar, bunun yanında görüntü bilgisayarı ile magnet veri akışı için arayüzü oluşturur. Kabinetlerde magnette bulunan helyum pompasının kontrol kartları, MR cihazına güç sağlayan kaynaklar ve onların kontrol kartları, RF kartları ve beslemeleri bulunur.
Cihazın üçüncü ve son bileşeni ise Görüntü İşlem ve Operatör Bilgisayarlarıdır. MR cihazında bu bilgisayarların sayısı ikidir. Bu bilgisayarlar MR cihazının görüntülerini oluşturan ve cihazın ana bileşenlerinden birisidirler. MR cihazının ürettiği verileri görünür ve elle tutulur hale getiren parçalardır. Cihazın RF coillerinden alınan veriler iletim hatları aracılığıyla Görüntü İşlem Bilgisayarına gelir. Bu bilgisayar bir tür sinyal işleyicisi olarak çalışır ve gelen bu sinyalleri yorumlar. Yorumlanan bu sinyallerden görüntüleri oluşturarak çıkışında bağlı olan Operatör Bilgisayarına iletir. Bu bilgisayardan görüntüler üzerinde ayarlamalar yapılabilir, bu görüntülerin çıktıları alınabilir ya da sekanslar tekrarlanabilir.
2.3.1.3. Magnet Yapısı ve Teknolojisi
MR cihazının en önemli parçası olan magnetin yapısını incelediğimizde geçmişten günümüze birçok magnet çeşitleri üretilmiş ancak en kabul gören Süper İletken Magnette karar kılınmıştır. Bunun yanı sıra Rezistif Magnet Açık MR sisteminde kullanılmaktadır. Geçmişten günümüze üretilen magnet çeşitlerini sıralamak gerekirse;
Bu magnetlerden günümüzde çok fazla kullanılan Rezistif ve Süper İletken Magnetleri inceleyelim;